
- •А. С. Малин, в. И. Мухин исследование систем управления
- •Введение
- •Часть 1.
- •Элемент системы
- •Связь, взаимодействие и структура системы
- •Понятие внешней среды
- •Понятия, определяющие функционирование системы
- •Состояние системы
- •Входы и выходы системы
- •Функционирование (движение) системы
- •1.3 Характеристика процессов системы
- •Понятие процессов системы
- •Формы входных и выходных процессов
- •Функции обратной связи
- •Функция ограничения системы
- •1.4 Классификация систем
- •Признаки классификации и классы систем
- •Классификация систем
- •Характеристика различных классов систем
- •1.5 Система управления
- •Понятие системы управления
- •Цель системы управления
- •Закон управления системой
- •Эффективность управления системой
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •2.Методологические основы исследования
- •Сущность системного подхода
- •2.2 Анализ систем управления
- •Понятие, цели и задачи анализа
- •Решение задач анализа систем управления
- •2.3 Синтез систем управления
- •Понятие, цели и задачи синтеза
- •Решение задач синтеза систем управления
- •2.4 Принципы анализа и синтеза систем управления
- •Принцип физичности и его постулаты
- •Принцип моделируемости и его постулаты
- •Принцип целенаправленности и его постулаты
- •2.5 Виды анализа и синтеза систем управления
- •Структурный анализ и синтез систем управления
- •Функциональный анализ и синтез систем управления
- •Параметрический анализ и синтез систем управления
- •2.6 Уровни исследования и структура показателей систем управления
- •Уровни исследования систем управления
- •Структура показателей систем управления
- •Оценка информативности показателей анализируемой системы управления
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •3.Особенности анализа и синтеза различных систем управления
- •3.1 Особенности анализа и синтеза технических систем управления
- •Особенности технических систем управления
- •Специфика анализа и синтеза технических систем управления
- •Основы синтеза новой технической системы управления
- •3.2 Особенности анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Особенности эргатических (человеко-машинных) систем управления
- •Специфика анализа и синтеза эргатических систем управления
- •Типовые противоречия в процессе создания новых эргатических систем управления
- •Типовые противоречия, разрешаемые в процессе создания новых эсу
- •Содержание нововведений в зависимости от глубины реорганизации эсу
- •3.3 Особенности анализа и синтеза организационных систем управлениия
- •Особенности организационных систем управления
- •Методология анализа и синтеза организационных систем управления
- •Специфика анализа и синтеза организационных систем управления
- •Основные черты организационного управления
- •Основные требования к организационному управлению
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •4. Системный анализ и синтез проблемы
- •4.1 Обшая характеристика проблемы как системы
- •Понятие проблемы и проблемной ситуации
- •Классификация проблем
- •Представление проблемы как системы
- •Этапы решения проблемы
- •4.2 Исходная постановка (формулирование) проблемы
- •Цель постановки проблемы
- •Этапы постановки проблемы
- •4.3 Формирование целей и условия решения проблемы
- •Условия формирования целей
- •Выявление и систематизация подцелей
- •Последовательная декомпозиция целей
- •Установление условий решения проблемы
- •4.4 Структуризация проблемы и систематизация путей достижения целей
- •Основные понятия и этапы структуризации проблемы
- •Уточнение структуры системы
- •Критический анализ функционирования системы управления
- •Систематизация путей достижения целей, оценка их значимости
- •4.5 Выявление и выбор альтернатив решения проблемы
- •Этапы выделения альтернатив решения проблемы
- •Выбор альтернатив
- •4.6. Принятие решения и выбор оптимальных решений
- •Выявление и выбор вариантов решения проблемы (подпроблемы)
- •Выбор оптимальных решений
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Часть 2
- •Методы, средства и уровни научного исследования
- •5.2 Методы эмпирического исследования
- •Наблюдение
- •Сравнение
- •Измерение
- •Эксперимент
- •5.3 Методы эмпирического и теоретического исследования
- •Абстрагирование
- •Анализ и синтез
- •Индукция и дедукция
- •Моделирование и использование приборов
- •Исторический и логический методы научного познания
- •5.4 Методы теоретического исследования
- •Восхождение от абстрактного к конкретному
- •Идеализация
- •Формализация
- •Аксиоматический метод
- •5.5 Основные формы научного исследования
- •Проблема
- •Идея, принцип, закон
- •Гипотеза, предположение, математическая гипотеза
- •Классификация моделей
- •5.6 Фактологическое обеспечение исследования
- •Философские аспекты фактологического обеспечения исследования
- •Понятие факта
- •Сбор и анализ фактов
- •Особенности использования фактов в исследовании систем управления
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Специфические методы исследования систем управления
- •6.1 Методы появления системной идеи
- •Сущность идеи
- •Первый цикл проявления идеи
- •Второй цикл проявления идеи
- •6.2 Эвристические методы исследования систем управления
- •Методы активизации технологии творчества
- •Ассоциативные методы
- •Метод "мозгового штурма"
- •Метод синектики
- •6.3 Формализованные методы исследования систем управления
- •Параметрический метод
- •Морфологический метод и его модификации
- •Комбинаторный метод
- •Методы логического поиска
- •Метод "букета проблем"
- •Методы поиска новых технических решений
- •6.4 Статистические методы анализа систем управления Сущность и область применения
- •Регрессионный анализ
- •Корреляционный анализ
- •Дисперсионный анализ
- •Ковариационный анализ
- •Метод временных рядов
- •Метод главных компонентов
- •Факторный анализ
- •6.5 Детерминированные методы анализа систем управления
- •Сущность и область применения
- •Инфлюентный анализ
- •6.6Cинтез систем управления методами оптимизации
- •Синтез систем управления методами безусловной оптимизации
- •Синтез систем управления с помощью многокритериальной оптимизации
- •6.7 Синтез систем управления методами математического программирования
- •Сущность и содержание математического программирования
- •Общая характеристика методов математического программирования
- •Методы решения задач линейного программирования
- •Методы решения задач нелинейного программирования
- •Методы решения задач дискретного (целочисленного) программирования
- •Методы динамического программирования
- •Методы стохастического программирования
- •6.8 Анализ и синтез систем управления с помощью математических теорий
- •Теория принятия решений
- •Теория массового обслуживания
- •Теория эффективности
- •Теория игр
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •7. Экспертные оценки решения проблем
- •7.1 Сущность и содержание метода экспертных оценок
- •Сущность метода экспертных оценок
- •Подготовка экспертизы
- •Проведение опроса экспертов
- •Виды и типы вопросов
- •7.2 Методы обработки информации, получаемой от экспертов
- •Сущность экспертного ранжирования
- •Метод непосредственной оценки
- •Перевод оценок в ранги
- •Оценка факторов
- •Метод последовательных сравнений
- •Метод парных сравнений
- •Матрица предпочтений для ранжирования с помощью парного сравнения
- •Матрица р: доля случаев, когда фактор I предпочтительнее фактора j
- •7.3 Метод Дельфи
- •Классический метод экспертных оценок Дельфи
- •Метод структуризации принятия решений
- •Показатели оценки элементов "дерева решений" на уровне подпроблем
- •Экспертные оценки целенаправленности тем научных исследований
- •7.4 Метод анализа иерархий
- •Сущность и содержание анализа иерархий
- •Средние согласованности матриц
- •Пример применения метода анализа иерархий
- •Покупка дома: матрица попарных сравнений для уровня 2, решение и согласованность
- •Покупка дома: матрицы попарных сравнений для уровня 3, решение и согласованность
- •Покупка дома: матрица глобальных приоритетов
- •Вопросы для повторения
- •Литература
- •Часть 1. 6
- •Часть 2 187
- •Исследование систем управления
- •144003, Г. Электросталь Московской обл., ул. Тевосяна, 25.
4.2 Исходная постановка (формулирование) проблемы
¨ цель постановки проблемы
¨ этапы постановки проблемы
Цель постановки проблемы
Цель формулирования проблемы состоит в том, чтобы выразить сущность проблемы в известных терминах.
Успешное формулирование проблемы равносильно половине ее решения, хотя решение наполовину — это не решение. Формулирование означает, что основные элементы проблемы надлежащим образом определены и связаны.
При формулировании (постановке) проблемы должны быть выполнены следующие работы:
во-первых, необходимо описать, каким образом проблема была обнаружена;
во-вторых, установить, почему она рассматривается как проблема;
в-третьих, отличить ее от некоторых смежных проблем;
в-четвертых, дать операционные определения нежелательных последствий проблемы.
Исследование исторических аспектов проблемы имеет существенные основания. Изучение предыстории возникновения проблемы позволяет определить обстановку, которая породила проблему, условия, этапы и средства решения проблемы. Историческая формулировка проблемы подразумевает знание проблемы, и только история может быть приемлемым общим знаменателем и может помочь при определении оснований для постановки проблемы.
Установить наличие проблемы -- это значит найти то разумное, что определяет содержание явления как проблемы. Полностью уяснить проблему обычно трудно, так как она является подпроблемой более сложной или смежной проблемы.
Этапы постановки проблемы
Выделение ("диагноз") проблемы по свойственным только ей "симптомам" - многошаговая процедура с промежуточными решениями. Прямая и обратная последовательность этапов показана на рис. 4.4.
Этап 1 "диагноза "— общее знакомство с проблемой, а также со смежными вопросами, изучение которых может оказаться полезным; составление общего плана работы, с указанием срока выполнения, исполнителей и основных источников, которые предположительно могут быть использованы.
Этап 2—установление ее "симптомов". Понятие "симптом" применяется здесь почти в медицинском смысле и означает некоторый косвенный признак или характеристику, указывающую на наличие проблемы.
Этап 3— сбор факторов, подтверждающих "симптомы", т.е. выявление причин возникновения проблемы.
Этап 4— истолкование факторов, т.е.анализ всей необходимой внутренней и внешней информации, относящейся к "симптомам". Увеличение количества информации не обязательно повышает качество формулирования проблемы. Многие руководители (ЛПР) страдают от избытка не относящейся к делу информации. Поэтому в процессе сбора фактов важно видеть различия между релевантной (полезной) информацией и информацией неуместной, а также уметь отделять одну от другой. Релевантная информация (relevant — относящийся к делу) — это информация, имеющая отношение только к данной конкретной проблеме. Она является основой для формулирования проблемы. Поэтому естественно добиваться ее максимальной достоверности и соответствия рассматриваемой проблеме.
На схеме (рис. 4.4) последовательности "диагноза" проблемы показана прямая и обратная последовательность этапов информационной работы. Процесс, как правило, проходит последовательно: от этапа 1 к этапу 2, затем к этапу 3 и т.д. Но иногда исследователи перескакивают через некоторые этапы, как это показано на рис. 4.4, например, от этапа общего знакомства с проблемой к этапу формулирования проблемы.
Наличие обратных последовательных этапов работы позволяет направить процесс формулирования проблемы по правильному руслу и постоянно его улучшать по мере выявления и накопления факторов.
При вскрытии существа проблемы большую помощь могут оказать следующие шаги:
¨ собрать и проанализировать данные, которые представляют недостатки системы;
¨ описать и проанализировать подсистему, которая прямо порождает данные проблемы, в частности, оценить вход на полноту, частоту, согласованность, надежность и точность;
¨ найти обратную связь, которая дает возможность судить об отклонении, величине ошибки или недостатке системы;
¨ постараться связать объекты и свойства подсистемы в соответствии с их очевидной, логической или причинной связью;
¨ постараться представить полную систему, в которой данная проблема является только частью;
¨ постараться связать между собой полную систему, относящиеся к делу подсистемы и проблему, как она определена.
Выполнение этих шагов создает возможность для формулирования проблемы.
Этап 5 — формулирование проблемы включает:
¨ составление исходной формулировки проблемы;
¨ осмысление этой формулировки по отношению к различным частям проблемы;
¨ осмысление факторов, которые касаются проблемы;
¨ общее уточнение исходной формулировки проблемы.
Постановка (формулирование) проблемы называется исходной или предварительной потому, что в ходе анализа и на его основании многие исходные положения могут быть пересмотрены или уточнены.
Исходная постановка служит заданием на подготовку решения или выполнения предварительного этапа проработки, результаты которого бу; рассмотрены лицом, принимающим решения, которые определят дальнейшее направление действий.